一种可快速解离湿强纸的组合物及其制备方法和应用
文献发布时间：2023-06-19 19:30:30
技术领域
本发明属于废湿强纸解离处理剂技术领域，具体涉及一种可快速解离湿强纸的组合物及其制备方法和应用。
背景技术
废纸已经成为我国造纸工业用量最大的纤维原料，利用废纸造纸可以有效缓解我国造纸纤维原料的短缺问题并减轻环境污染，然而，由于湿强废纸被水浸泡后仍然具有较高的强度，这严重限制了湿强废纸的再生利用。由于可再生利用性差，有些湿强废纸被当作固体废弃物，通过焚烧或垃圾场填埋等方法对其进行最终处理，这造成了植物纤维资源的浪费，同时也存在着对大气、土壤和地下水的污染问题。从资源循环利用的角度看，利用湿强废纸进行制浆造纸，对于植物纤维资源的回收利用和造纸工业的可持续发展具有积极的意义。
湿强纸是指在湿润后湿纸强度超过其干纸强度的15％的纸张。而湿强度是指成品纸在水中浸泡达到饱和之后，水破坏了纤维间的结合，导致纸张强度的损失，这时纸张所剩余的强度叫做湿强度，通常用抗张强度(湿-干强度比)，日常生活中所说的湿强度是指再湿湿强度。湿强剂是指用其造出的纸品被水湿润达到饱和之后强度可以达到原纸干强度的15％以上的试剂。普通纸被水润湿后其强度仅能保持原干强度的10-20％，但是湿强纸一般却能维持原干强度的30％以上，由于对湿强剂的不断开发，用其抄造出的成品纸的强度已经可以超越50％，如牛奶盒、墙纸、水果袋纸等废纸原料。
现有湿强纸所用湿强剂的类型种类繁多，包括三聚氰胺甲醛树脂、脲甲醛树脂、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、乙二醛聚胺树脂等，而使用了湿强剂的湿强纸完全熟化后难以像普通废纸一样被再制浆重新利用，只好采用焚烧或掩埋的方式加以处理。这既不利于环境，也不符合资源有效综合利用的要求。
近年来，湿强解离剂的应用，可极大地提高废纸制浆的得率，进而可以缓解资源短缺，环境污染等问题。而传统的湿强解离剂能起到一定效果，但是在纤维损伤、再生浆得率、成纸强度、处理后废水回收以及应用成本等相关方面，或多或少都会存在一定的问题，因此，进一步开发效果好成本低的新型湿强解离剂很有必要，对废纸再生技术的发展具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种可快速解离湿强纸的组合物及其制备方法和应用，该组合物能够直接使用或者应用于湿强纸解离剂中，具有增强纤维强度、提高纸浆产量和改善湿强纸碎解等效果。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个目的是提供一种可快速解离湿强纸的组合物，包括下述重量份计的制备原料：二氧化硫脲20～35份、氧化剂30～45份、六偏磷酸钠5～20份、脂肪醇聚氧乙烯醚2～8份和十二烷基硫酸钠12～20份。
优选的，所述的可快速解离湿强纸的组合物，包括下述重量份计的制备原料：二氧化硫脲25～30份、氧化剂35～40份、六偏磷酸钠10～15份、脂肪醇聚氧乙烯醚4～6份和十二烷基硫酸钠15～18份。
优选的，所述的可快速解离湿强纸的组合物，包括下述重量份计的制备原料：二氧化硫脲25份、氧化剂38份、六偏磷酸钠12份、脂肪醇聚氧乙烯醚5份和十二烷基硫酸钠15份。
优选的，所述氧化剂为单过硫酸氢钾。
本发明另一目的是提供上述可快速解离湿强纸的组合物的制备方法，包括如下步骤：
1)将二氧化硫脲和氧化剂进行搅拌混合，得到组分A，备用；
2)将六偏磷酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠进行搅拌混合，得到组分B，备用；
3)将步骤1)得到的组分A和步骤2)得到的组分B混合，即得。
本发明另一目的是提供上述可快速解离湿强纸的组合物在解离湿强纸中的用途。
优选的，所述组合物的添加量为湿强纸重量的0.5-3％。
优选的，所述组合物解离湿强纸时的反应pH值为7-11。
优选的，所述组合物解离湿强纸时的反应温度为25-35℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的可快速解离湿强纸的组合物对湿强纸中的化学键有较强的分解破坏作用，使用本发明提供的组合物制备得的湿强纸解离剂，应用于废纸再制浆工艺中，反应条件温和，对纤维的强度和细纤维化程度的影响小，再生浆得率高，解离率达90％以上，成纸强度强；其次，本发明提供的可快速解离湿强纸的组合物不含活性卤化剂，绿色无污染。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
所述二氧化硫脲购自郑州耀迪化工产品有限公司；所述单过硫酸氢钾购自山东沃奇尔环保科技有限公司；所述六偏磷酸钠购自南通润丰石油化工有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚购自武汉拉那白医药化工有限公司；所述十二烷基硫酸钠购自上海倍特化工有限公司。
实施例1一种可快速解离湿强纸的组合物
本实施例可快速解离湿强纸的组合物，包括以下组分：二氧化硫脲25kg、单过硫酸氢钾38kg、六偏磷酸钠12kg、脂肪醇聚氧乙烯醚5kg和十二烷基硫酸钠15kg。
本发明可快速解离湿强纸的组合物的制备方法，包括如下步骤：
1)将二氧化硫脲和单过硫酸氢钾进行搅拌混合，得到组分A，备用；
2)将六偏磷酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠进行搅拌混合，得到组分B，备用；
3)将步骤1)得到的组分A和步骤2)得到的组分B混合，即得。
实施例2一种可快速解离湿强纸的组合物
本实施例可快速解离湿强纸的组合物，包括以下组分：二氧化硫脲25～30kg、单过硫酸氢钾35kg、六偏磷酸钠15kg、脂肪醇聚氧乙烯醚6kg和十二烷基硫酸钠18kg。
本发明可快速解离湿强纸的组合物的制备方法，包括如下步骤：
1)将二氧化硫脲和单过硫酸氢钾进行搅拌混合，得到组分A，备用；
2)将六偏磷酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠进行搅拌混合，得到组分B，备用；
3)将步骤1)得到的组分A和步骤2)得到的组分B混合，即得。
实施例3一种可快速解离湿强纸的组合物
本实施例可快速解离湿强纸的组合物，包括以下组分：二氧化硫脲30kg、单过硫酸氢钾35kg、六偏磷酸钠10kg、脂肪醇聚氧乙烯醚4kg和十二烷基硫酸钠15kg。
本发明可快速解离湿强纸的组合物的制备方法，包括如下步骤：
1)将二氧化硫脲和单过硫酸氢钾进行搅拌混合，得到组分A，备用；
2)将六偏磷酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠进行搅拌混合，得到组分B，备用；
3)将步骤1)得到的组分A和步骤2)得到的组分B混合，即得。
实施例4一种可快速解离湿强纸的组合物
本实施例可快速解离湿强纸的组合物，包括以下组分：二氧化硫脲28kg、单过硫酸氢钾38kg、六偏磷酸钠12kg、脂肪醇聚氧乙烯醚5kg和十二烷基硫酸钠16kg。
本发明可快速解离湿强纸的组合物的制备方法，包括如下步骤：
1)将二氧化硫脲和单过硫酸氢钾进行搅拌混合，得到组分A，备用；
2)将六偏磷酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠进行搅拌混合，得到组分B，备用；
3)将步骤1)得到的组分A和步骤2)得到的组分B混合，即得。
实施例5本发明可快速解离湿强纸的组合物在解离湿强纸中的应用
取废牛奶盒作为待处理的废纸，经过脱墨后，加水调成纸浆浓度为5％的浆液，调节pH至8，加热至30℃后，取实施例1-4的组合物，按添加量为1％添加到浆液中，处理废湿强纸，解离30min后进行洗涤，抄片后得到成品纸。
对比例1一种湿强纸解离剂
本对比例与实施例1相比不加二氧化硫脲，其他同实施例1。
对比例2一种湿强纸解离剂
本对比例与实施例1相比不加单过硫酸氢钾，其他同实施例1。
对比例3一种湿强纸解离剂
本对比例与实施例1相比加入二氧化硫脲40kg，其他同实施例1。
对比例4一种湿强纸解离剂
本对比例与实施例1相比加入二氧化硫脲15kg，其他同实施例1。
对比例5一种湿强纸解离剂
本对比例与实施例1相比不加十二烷基硫酸钠，其他同实施例1。
对比例6一种湿强纸解离剂
本对比例与实施例1相比不加脂肪醇聚氧乙烯醚，其他同实施例1。
试验例1湿强纸解离剂再生浆得率的测定
取废牛奶盒作为待处理的废纸，经过脱墨后，加水调成纸浆浓度为5％，调节pH至8，加热至30℃后，取实施例1-4的组合物，按添加量为1％添加到浆液中，处理废湿强纸，分别解离20min、30min、40min、50min后进行洗涤，抄片后得到成品纸。
采用国家标准GB/T 29285-2012《纸浆实验室湿解离机械浆解离》测定废纸解离率，实验结果如下表1所示。
表1废纸解离率
由上述表1实验结果可知，与实施例1相比，对比例1不加二氧化硫脲，对比例2不加入单过硫酸氢钾，对比例3和对比例4调整二氧化硫脲的加入量，其废纸解离率均较本发明实施例1低，由此可以说明二氧化硫脲的添加量影响废纸解离，其原因推测是二氧化硫脲与单过硫酸氢钾能够产生协同作用，其对废湿强纸中纤维素纤维具有较强的分解破坏作用；其次，对比例5不加十二烷基硫酸钠，对比例6不加脂肪醇聚氧乙烯醚，解离效果变差，其原因是十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚对二氧化硫脲与单过硫酸氢钾起调节作用。
由解离时间可知，本发明实施例1-4在解离30min后其废纸解离率不再增加，由此可知，本发明实施例1-4制得的湿强纸解离剂的最佳解离时间为30min，与传统湿强纸解离剂(＞1小时)相比，缩短了对湿强纸进行再制浆所需要的时间。其次，对比例1-4解离30min后，废纸解离率无明显变化，对比例5和对比例6废纸解离率具有增长趋势，由此可知，十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚具有催化或促进本发明湿强纸解离剂反应的作用。
试验例2成品纸抗张强度性能测试
取上述试验例1中解离30min制得的成品纸进行性能测试，采用国家标准GB/T31110-2014《纸和纸板Z向抗张强度的测定》测定成品纸抗张强度。实验结果如下表2所示。
表2抗张强度性能测试
由上述表2实验结果可知，本发明实施例1-4成品纸的抗张强度能达到78以上。与本发明实施例相比，由对比例1-4的实验结果可知，对比例1-4成品纸强度远远低于本发明实施例1，由此可知，二氧化硫脲的添加量及其与单过硫酸氢钾的协同作用具有增强成品纸抗张强度的作用；由对比例5和对比例6可知，十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚对纸张强度的影响较小。
综上所述，本发明的可快速解离湿强纸的组合物具有缩短再制浆的所需要的时间，提高纸浆产量和增强纤维强度，改善湿强纸碎解等的效果，并且本发明提供的可快速解离湿强纸的组合物不含对环境有害的含氯降解产物，环保无污染。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。